Влияние температуры равноканального углового прессования на формирование мелкозернистой структуры в сплаве Al-3 %Cu

О.Ш. Ситдиков, Е.В. Автократова, Р.Р. Загитов, М.В. Маркушев показать трудоустройства и электронную почту
Получена: 16 июля 2021; Исправлена: 12 августа 2021; Принята: 12 августа 2021
Цитирование: О.Ш. Ситдиков, Е.В. Автократова, Р.Р. Загитов, М.В. Маркушев. Влияние температуры равноканального углового прессования на формирование мелкозернистой структуры в сплаве Al-3 %Cu. Письма о материалах. 2021. Т.11. №3. С.332-337
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2021-3-332-337

Аннотация

Исследовано влияние температуры равноканального углового прессования в интервале от 0.45 до 0.75Тпл на процессы измельчения зерен в сплаве Al-3%Cu. Повышение температуры приводило к увеличению среднего размера новых зерен, снижению среднего угла разориентировки межкристаллитных границ и смещало формирование мелкозернистой структуры в область более высоких степеней деформации.Исследовано влияние температуры равноканального углового прессования (РКУП) на изменение структуры в модельном сплаве Al-3 %Cu. РКУП литого сплава в предварительно перестаренном состоянии с исходным размером зерен 200 – 400 мкм проводили по маршруту А в изотермических условиях в интервале температур 150 – 400°С (0.45 – 0.75 Тпл) до эффективных степеней деформации 8 –12. РКУП при 150°С приводило к значительному измельчению зеренной структуры сплава. Новые мелкие зерна преимущественно формировались в результате фрагментации исходных зерен при развитии взаимно пересекающихся деформационных полос / полос микросдвига, которые первоначально имели среднеугловую разориентировку (от 5 до 15°). Количество полос и разориентировка их границ постепенно увеличивались в процессе деформации, приводя к образованию кристаллитов, окруженных высокоугловыми границами в соответствии с механизмом непрерывной динамической рекристаллизации. После 8 проходов РКУП в материале формировалась частично рекристаллизованная структура, содержащая области (ультра)мелких зерен с размером около 1.2 мкм и области фрагментированной структуры. Средний угол разориентировки в такой структуре составил 23.2° при доле высокоугловых границ около 50 %. Частицы Θ (Al2Cu) — фазы, присутствующие в материале, сдерживали протекание динамического и статического возврата и рост зерен при повышенной температуре РКУП и стабилизировали формирующуюся структуру. Повышение температуры РКУП до 400°С смещало формирование мелкозернистой структуры в область более высоких степеней деформации и приводило к увеличению среднего размера новых зерен до 15 мкм, снижению доли высокоугловых границ до 30 % и среднего угла разориентировки межкристаллитных границ до 16.2°. Основными причинами подавления процессов формирования мелкозернистой структуры при повышении температуры РКУП являлись развитие более однородной деформации на начальных стадиях обработки и постепенное растворение частиц Θ-фазы, стабилизирующих структуру сплава.

Ссылки (28)

1. R. Z. Valiev, R. K. Islamgaliev, I. V. Alexandrov. Progr. Mater. Sci. 45, 103 (2000).
2. V. Segal. Materials. 11, 1175 (2018). Crossref
3. V. M. Segal. Mater. Sci. Eng. A. 271, 322 (1999). Crossref
4. I. J. Beyerlein, L. S. Tóth. Progr. Mater. Sci. 54, 427 (2009). Crossref
5. A. Yamashita, D. Yamaguchi, Z. Horita, T. G. Langdon. Mater. Sci. Eng. A. 287, 100 (2000). Crossref
6. A. Gholinia, P. B. Prangnell, M. V. Markushev. Acta Mater. 48, 1115 (2000). Crossref
7. A. Goloborodko, O. Sitdikov, T. Sakai, R. Kaibyshev, H. Miura. Mater. Trans. 44, 766 (2003). Crossref
8. Y. C. Chen, Y. Y. Huang, C. P. Chang, P. W. Kao. Acta Mater. 51, 2005 (2003). Crossref
9. O. Sitdikov, T. Sakai, E. Avtokratova, R. Kaibyshev, K. Tsuzaki, Y. Watanabe. Acta Mater. 56, 821 (2008). Crossref
10. I. Mazurina, T. Sakai, H. Miura, O. Sitdikov, R. Kaibyshev. Mater. Sci. Eng. A. 486, 662 (2008). Crossref
11. O. Sitdikov, E. Avtokratova, R. Babicheva. Phys. Met. Metallogr. 110, 153 (2010). Crossref
12. M. Gazizov, R. Kaibyshev. J. Alloys Compd. 527, 163 (2012). Crossref
13. O. Sitdikov, E. Avtokratova, T. Sakai. J. Alloys Compd. 648, 195 (2015). Crossref
14. M. Suresh, A. Sharma, A. M. More, R. Kalsar, A. Bisht, N. Nayan, S. Suwas. J. Alloys Compd. 785, 972 (2019). Crossref
15. F. J. Humphreys, M. Hatherly. Recrystallization and Related Annealing Phenomena, 2nd ed. Elsevier, Amsterdam (2004) 658 p. Crossref
16. U. Chakkingal, R. F. Thomson. J. Mater. Process. Technol. 117, 169 (2001). Crossref
17. S. Subbarayan, H. J. Roven, Y. J. Chen, P. C. Skaret. Int. J. Mater. Res. 104 (7), 630 (2013). Crossref
18. I. Mazurina, T. Sakai, H. Miura, O. Sitdikov, R. Kaibyshev. Mater. Trans. 50, 101 (2009). Crossref
19. O. Sitdikov. Fizicheskaya Mezomekhanika. 20, 95 (2017). (in Russian) [О. Ситдиков. Физическая мезомеханика. 20 (2), 95 (2017).]. Crossref
20. R. Kaibyshev, I. Mazurina, I. Denisova, O. Sitdikov. TMS Annual Meeting Hot Deformation of Aluminum Alloys III. San Diego, CA (2003) p. 151.
21. O. Sitdikov. Book of Abstracts of the 6th International Symposium Bulk Nanomaterials: from fundamentals to innovations BNM-2019. Ufa, Russia (2019) p. 056.
22. R. R. Zagitov. The effect of equal-channel angular pressing on the formation of a fine-grained structure in an Al-3 % Cu alloy. Diploma Thesis. Ufa State Aviation Technical University (2021). (in Russian) [Р. Р. Загитов. Влияние равноканального углового прессования на формирование мелкозернистой структуры в сплаве Al-3 %Cu. Дипломная работа. ФГБОУ ВО Уфимский государственный авиационный технический университет (2021).].
23. P. J. Apps, M. Berta, P. B. Prangnell. Acta Mater. 53, 499 (2005). Crossref
24. Y. Huang, J. D. Robson, P. B. Prangnell. Acta Mater. 58, 1643 (2010). Crossref
25. Y. Huang. Metals. 6, 158 (2016). Crossref
26. M. I. A. E. Aal. Mater. Sci. Eng. 528, 6946 (2011). Crossref
27. Metals Handbook: Metallography, Structures and Phase Diagrams, ed. by T. Lyman. American Society of Metals, 8 (1973) pp. 163 - 168.
28. Channel 5, User Manual, Instruments HKL (2007). https://aarc.ua.edu/wp-content/uploads/docs/JEOL-7000F-Oxford_Channel_5_User_Manual.pdf.

Другие статьи на эту тему

Финансирование

1. государственное задание ИПСМ РАН - АААА-1919‑ 119021390107‑8